Журавлева Н.В.
Повышение эффективности виртуальных лабораторных стендов с помощью введения автоматической оценки корректности управляющих алгоритмов
Подготовка профессионального специалиста требует проведения не только теоретических, но и практических занятий. Проведение таких занятий ведет к сокращению времени на освоение материала, повышению уровня понимания теоретических положений, что повышает качество обучения.
При изучении языков программирования, ориентированных на создание управляющих алгоритмов (УА), существует специфика, связанная с непрерывным взаимодействием между УА и объектом управления (ОУ). УА через различные датчики получает данные о состоянии ОУ и воздействует на объект через органы управления в зависимости от полученных данных. Исходя из этого, реализация стенда кроме прототипа системы потребует элементы управления: датчики, переключатели, исполнительные устройства т.д. Таким образом, физическое моделирование технологического процесса предполагает значительные финансовые и временные затраты на создание и поддержание стенда в работоспособном состоянии. Кроме того, существует опасность возникновения сбоев или аварийных ситуаций.
В Институте Автоматики и Электрометрии СО РАН было предложено использование не физических, а виртуальных лабораторных стендов (ВЛС). Суть ВЛС состоит в применении вместо реального оборудования виртуальных объектов управления (ВОУ). Применение ВОУ позволяет сократить затраты на создание и поддержку лабораторного стенда, но в отличие от физических моделей, оценить правильность работы сложно за счет "виртуальности" объекта, т.к. он не имеет четкие внешние признаки при неправильной работе алгоритма (нагрев, деформация, возгорание и т.д.).
Сейчас ВЛС применяют для обучения языку программирования Рефлекс ~\cite{Zubin}, предназначенного для создания управляющих алгоритмов. С целью повышения эффективности от использования ВЛС, в процессе обучения предлагается внедрить автоматическую оценку корректности работы управляющего алгоритма. Для осуществления автоматической оценки необходимо выполнить следующие действия:
- определить критерии, по которому будет определяться корректность работы алгоритма;
- расположить датчики таким образом, чтобы они фиксировали показания характеристик ВОУ после управляющего воздействия;
- на основании анализа показаний датчиков сделать вывод о корректности работы, исходя из определенных ранее критериев.
Введение автоматической оценки алгоритма позволяет уменьшить нагрузку преподавателя во время проведения лабораторных работ и дает возможность студенту поработать самостоятельно.
Автоматическая оценка корректности управляющих алгоритмов была введена в лабораторный стенд, осуществляющий автоматизированную сортировку ящиков. В дальнейшем планируется создать дополнительные ВЛС с автоматической оценкой корректности.
Работа выполнена в рамках проекта по созданию виртуальных лабораторных стендов под руководством к.т.н. Зюбина В. Е.
Список литературы
- Зюбин В. Е. "Си с процессами": язык программирования логических контроллеров // Мехатроника. 2006. № 12. - C. 31-35.
К списку докладов
